Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine rotierende elektrische Maschine. Dabei ist der Rotor als Schenkelpolläufer ausgebildet. Bei der elektrischen Maschine kann es sich um einen Generator, Motor oder Motor-Generator handeln.

Schenkelpolläufer können aus massivem Stahl gebaut werden und haben ausgeprägte Polschuhe, auf denen sich die Erregerwicklung befindet. Bei größeren Maschinen wird die Läufernabe üblicherweise geschichtet aufgebaut. Dabei werden die Pole mittels ein oder mehreren hammerkopfartigen Nuten an der Läufernabe befestigt.

Für große Maschinen ist auch eine Anordnung bekannt geworden, bei der der Rotor aus einem Rotorkranz und einer Trägerstruktur besteht, wobei der Rotorkranz mittels der Trägerstruktur mit der Welle verbunden ist. Eine solche Anordnung offenbart die CN 101752917 B. Der Rotorkranz ist dabei aus mehreren übereinandergeschichteten Ringscheiben aufgebaut. Zwischen den Ringscheiben sind Stützböcke (Nr. 8 in den Zeichnungen) und Lüftungsleitbleche (Nr. 7 in den Zeichnungen) angeordnet.

Eine weitere solche Anordnung offenbart die CN 109921526 B, bei der die Lüftungsleitbleche zweitteilig ausgeführt (Nr. 9 und 10 in Figur 1) sind, und wobei jeweils ein Teil eines Lüftungsleitbleches mit dem benachbarten Ringscheiben durch Schweißen verbunden ist. Zur Ausrichtung der Lüftungsleitbleche dienen dabei polygonale Nuten (Nr. 13 in Figur 3) und Vorsprünge (Nr. 14 in Figur 3) in den benachbarten Ringscheiben.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine alternative Ausführungsform eines Rotors für eine elektrische Maschine anzugeben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausführung entsprechend dem unabhängigen Anspruch gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

Fig. 1 Achsparallel Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Rotor

Fig. 2 Schnitt senkrecht zur Achse durch einen erfindungsgemäßen Rotor

Fig. 3 Achsparallel Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Rotor Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Rotor in schematischer Darstellung in einem achsparallelen Schnitt. Die gestrichelte Linie auf der linken Seite von Figur 1 deutet die Drehachse des Rotors an. Figur 1 zeigt nur die eine Hälfte des Rotors. Der Rotor umfasst eine Welle, welche mit 1 bezeichnet ist und einen Rotorkranz, welcher mit 3 bezeichnet ist. Zwischen der Welle 1 und dem Rotorkranz 3 ist eine Trägerstruktur angeordnet, welche mit 2 bezeichnet ist und welche die Welle 1 mit dem Rotorkranz 3 verbindet. Die Trägerstruktur 2 umfasst eine Vielzahl von Trägern, welche in axialer Richtung in wenigstens zwei Ebenen angeordnet sind, wobei die Ebenen senkrecht zur Rotorachse angeordnet sind. Die in Figur 1 dargestellte Trägerstruktur 2 umfasst drei Ebenen von Trägern. Der Rotor umfasst ferner eine Vielzahl von Rotorpolen, welche am äußeren Umfang des Rotorkranzes 3 angeordnet sind. In Figur 1 ist ein Rotorpol dargestellt und mit 4 bezeichnet.

Figur 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Rotor in schematischer Darstellung in einem Schnitt senkrecht zur Rotorachse. Dabei ist die Rotorachse durch das kleine gestrichelte Kreuz angedeutet. Figur 2 zeigt nur eine Hälfte des Rotors. Die Bezeichnungen entsprechen den Bezeichnungen von Figur 1. Aus Figur 2 geht hervor, dass die Träger der Trägerstruktur 2 sternförmig angeordnet sind. Dabei erstrecken sich zwischen den einzelnen Trägern offene Zwischenräume. Auch zwischen den Ebenen, in denen die Träger in axialer Richtung angeordnet sind, erstrecken sich Zwischenräume (siehe Figur 1). Die Rotorpole 4 sind mit dem Rotorkranz 3 mittels hammerkopfartigen Nuten und entsprechenden Vorsprüngen verbunden. Eine solche Verbindung wird auch als Klauenverbindung bezeichnet. Die Verbindung der Rotorpole 4 mit dem Rotorkranz 3 kann auf jede aus dem Stand der Technik bekannte Weise realisiert sein. Bei sehr großen elektrischen Maschinen kommen in der Regel mehrere hammerkopfartige Nuten pro Rotorpol 4 zum Einsatz, beispielsweise drei axial orientierte nebeneinander liegende Hammerkopfnuten pro Rotorpol 4.

Erfindungsgemäß greift die Trägerstruktur 2 am inneren Rand des Rotorkranzes 3 an Stellen an, an denen gegenüber am äußeren Rand jeweils ein Rotorpol 4 angeordnet ist. Mit anderen Worten: Die Verbindungsstellen der Trägerstruktur 2 mit dem Rotorkranz 3 sind so angeordnet, dass in radialer Verlängerung dieser Verbindungsstellen nach außen jeweils ein Rotorpol 4 angeordnet ist.

Der in Figur 2 dargestellte Rotorkranz 3 umfasst eine Vielzahl von Lüftungsöffnungen, von denen eine mit 5 bezeichnet ist. Die Lüftungsöffnungen 5 erstrecken sich dabei vom inneren zum äußeren Rand des Rotorkranzes 3. Erfindungsgemäß ist die Mündung einer jeden Lüftungsöffnung am äußeren Rand des Rotorkranzes 3 zwischen je zwei benachbarten Rotorpolen 4 angeordnet. Figur 2 zeigt jeweils drei Lüftungsöffnungen 5 pro Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Rotorpolen 4. Die Anzahl der Lüftungsöffnungen pro Zwischenraum ist dabei jedoch beliebig. Es ist von Vorteil, wenn wenigsten eine Lüftungsöffnung pro Zwischenraum vorgesehen ist. In Figur 2 verlaufen die mittleren Lüftungsöffnungen 5 jeweils radial, während die beiden links und rechts davon liegenden Lüftungsöffnungen 5 zu einem Radius parallelversetzt verlaufen. Im Prinzip können die Lüftungsöffnungen 5 beliebig geformt sein. Am einfachsten können die Lüftungsöffnungen 5 jedoch als Bohrung realisiert werden. In diesem Fall sind die Lüftungsöffnungen 5 also zylinderförmig ausgebildet.

Figur 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Rotor in schematischer Darstellung in einem achsparallelen Schnitt. Im Gegensatz zu Figur 1 ist die Schnittebene jedoch so gewählt, dass dieselbe durch Lüftungsöffnungen 5 verläuft. Die Schnittebene der Darstellung gemäß Figur 3 geht durch daher durch einen Zwischenraum zwischen zwei Rotorpolen. Aus Figur 3 geht hervor, dass die Lüftungsöffnungen 5 in axialer Richtung in mehreren Ebenen senkrecht zur Rotorachse angeordnet sind. Die Anzahl der Ebenen ist dabei beliebig und hängt nur von den durch die elektrische Maschine gegebenen Randbedingungen ab, d.h. von den Kühlanforderungen der elektrischen Maschine. Dabei kann es von Vorteil sein, wenn der Abstand zwischen den Ebenen nicht konstant ist, wie in Figur 3 dargestellt, sondern in axialer Richtung variiert. Dadurch kann die Kühlleistung in axialer Richtung variabel gestaltet werden, falls dies die Randbedingungen der betreffenden elektrischen Maschine erforderlich machen sollten.

In Figur 3 deutet der dargestellte gestrichelte Pfeil beispielhaft einen möglichen Pfad an, welchen ein den Rotor kühlender Luftstrom nehmen könnte. D.h. der erfindungsgemäße Rotor ist so ausgebildet, dass ein Luftstrom in axialer Richtung außen in den Zwischenraum zwischen den Trägern der Trägerstruktur 2 eintreten und den Rotor in radialer Richtung außen durch die Lüftungsöffnungen 5 verlassen kann, um den Rotor zu kühlen. Es ist klar dass sich der axial eintretende Luftstrom so verzweigt, dass der Austritt des Luftstroms durch alle Lüftungsöffnungen simultan erfolgt. In Figur 3 wird nur einer dieser Pfade beispielhaft durch den gestrichelten Pfeil angedeutet.

Erfindungsgemäß ist der Rotorkranz 3 aus einem Stück gefertigt. Vorzugsweise handelt es sich dabei um ein geschmiedetes Materialstück. Alternativ kann auch ein Gußteil verwendet werden.

Der erfindungsgemäße Rotor zeichnet sich gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Rotoren durch eine größere Festigkeit bei gleich guten Kühleigenschaften aus.

Bezugszeichenliste

1 Welle

2 Trägerstruktur 3 Rotorkranz

4 Rotorpol

5 Lüftungsöffnung